[发明专利]CMOS图像传感器及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种CMOS图像传感器及其制作方法。

背景技术

目前进入市场的图像传感器，分为互补金属氧化物半导体（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）传感器和电荷耦合元件（Charge-coupled Device，CCD）传感器。CMOS或CCD传感器通常具有数十万甚至数百万像素以将光信号转化为电信号，使得在图像传感器中将人或物的原始影像转化为电信号。CMOS或CCD图像传感器由于具有体积小、功耗低、成本低等优点，目前已广泛应用于各种数码图像设备中，例如：数码相机、数码摄像机等电子设备中。

关于现有技术中的CMOS图像传感器的结构，如图1所示，在半导体衬底10中形成有感光单元，例如光敏元件11、11’，其上形成有层间介质层12，多个栅极结构13形成于层间介质层12中，该栅极结构13例如用于形成运输电荷电路。层间介质层12上形成有多层金属互连线结构。为简化起见，图1示意出了两层，省略了其它层。该两层金属互连线结构包括：多个金属间介质层IMD1、IMD2以及位于金属间介质层IMD1、IMD2内的金属互连线M1、M2。上述多层金属互连结构形成后，之后在其上依次形成滤色层14、微透镜层15。

上述结构在使用过程中，滤色层14传播出的光线在进入光敏元件11、11’前，由于需经过较长的传播路径，因而在传播过程中会出现串扰现象。

本发明提出一种CMOS图像传感器及其制作方法以解决上述问题。

发明内容

本发明解决的问题是提出一种新的CMOS图像传感器及其制作方法，以解决现有的CMOS图像传感器的串扰问题。

为解决上述问题，本发明一种CMOS图像传感器，包括：

作为光电转换装置的光接收阵列；

置于所述光接收阵列之上的金属互连结构，所述金属互连结构包括金属互连线及填充于所述金属互连线间的介质层；

置于所述光接收阵列之上的滤色镜阵列；

置于所述金属互连结构之上的微透镜阵列；

其中，所述光接收阵列、所述滤色镜阵列、所述微透镜阵列分别包括多个单元，且所述滤色镜阵列的单元位于所述金属互连结构的介质层内且每个单元被所述金属互连结构的金属互连线分隔，所述滤色镜阵列的单元、所述光接收阵列的单元、微透镜阵列的单元分别对应。

可选地，所述滤色镜阵列的单元为矩形。

可选地，所述滤色镜阵列的单元为楔形，所述楔形较小的底部对应所述光接收单元，所述楔形较大的顶部对应所述微透镜阵列的单元。

可选地，所述滤色镜阵列为红、绿、蓝滤色镜阵列或青、红紫、黄滤色镜阵列。

可选地，所述滤色镜阵列的单元的侧壁上形成有铝层。

可选地，所述光接收阵列的单元为光电二极管。

此外，本发明还提供了一种CMOS图像传感器的制作方法，包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底内形成作为光电转换装置的光接收阵列；

在所述半导体衬底的表面形成金属互连结构，所述金属互连结构包括金属互连线及填充于所述金属互连线间的介质层；

在所述介质层内形成多个槽，所述每个槽对应所述光接收阵列的单元；

在所述槽内填入滤色材料；

在所述槽及所述介质层上形成微透镜阵列，所述微透镜阵列的单元对应所述每个槽。

可选地，在所述介质层内形成多个槽的步骤采用光刻、干法刻蚀。

可选地，在所述介质层内形成多个槽后，还在所述槽的侧壁形成铝层。

可选地，在所述槽的侧壁形成铝层的步骤包括：在所述槽的内部及外部溅射铝层，利用酸性溶液或干法刻蚀去除槽底部及外部的铝层。

可选地，在所述槽内填入滤色材料形成拜耳图案。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

将滤色镜阵列设置在金属互连结构的介质层内且每个单元被该金属互连结构的金属互连线分隔；此外，所述滤色镜阵列的单元、所述光接收阵列的单元、微透镜阵列的单元三者一一对应，使得微透镜单元收集的光进入其对应的滤色镜单元，在该滤色镜单元内传播后进入其对应的光接收单元，如此避免了滤色镜单元的光被介质层或金属层反射进入其它的光接收单元，即避免了串扰。

可选方案中，滤色镜阵列的单元的侧壁上形成有铝层，该铝层充当了反射层，进一步将光线的传播限制在滤色镜单元内。